개방 권선 구조의 매입형 영구자석 동기 전동기 구동을 위한 이중 인버터에서의 차동 모드 전압 저감 기법

Abstract

본 논문은 개방 권선형 매입형 영구자석 동기전동기(Open-End Winding Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, OEW-IPMSM )구동을 위한 이중 인버터의 Level shift 기반 전압 변조 기법을 제안한다. 기존의 Level shift 기법을 기반으로 하는 이중 인버터의 전압 변조 기법은 차동 모드 전압이 기본 제어 기법에 비해 크게 증가한다는 단점을 가지고 있었다. 본 논문은 이러한 Level shift 기법에서 차동 모드 전압이 기본 전압 변조 기법에 비하여 증가하는 원인을 분석하고 차동 모드 전압을 감소하기 위한 새로운 전압 변조 기법을 제안한다. 이러한 과정에서 매입형 영구자석 동기전동기와 OEW-IPMSM의 구조 및 특성과 모델링을 분석하여 각각 단일 인버터와 이중 인버터를 사용한 구동 시 고정자 권선에 인가되는 전압으로부터 전압 방정식을 분석한다. 또한, 각각의 전동기를 부하로 하는 단일 인버터와 이중 인버터의 모델링과 스위칭 상태에 따른 극전압을 확인하여 근본적으로 차동 모드 전압이 발생하는 원인과 경로를 분석한다. 이러한 분석을 기반으로 이중 인버터에서 OEW-IPMSM을 구동하는 경우, Level shift 기법을 적용할 때 차동 모드 전압이 발생하는 근본적인 원인을 이론과 시뮬레이션을 활용하여 분석하고 이로부터 차동 모드 전압의 발생을 저감할 수 있는 Level shift 기법 기반의 새로운 전압 변조 기법을 제안한다. 제안하는 OEW-IPMSM 구동을 위한 이중 인버터의 차동 모드 전압 저감 전압 변조 기법의 유효성은 시뮬레이션 결과 및 실험 결과를 통해 검증한다.